JPS606119B2 - Composite semiconductor device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体レーザに他の光機能素子を組合わせ
た複合半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a composite semiconductor device in which a semiconductor laser is combined with other optical functional elements.
半導体レーザは、小型・軽量・高効率時の長所を持つた
め、光通信装置や、光情報処理装置の有力な光源と考え
られている。Semiconductor lasers have the advantages of being small, lightweight, and highly efficient, and are therefore considered to be a powerful light source for optical communication devices and optical information processing devices.
特に分布帰還型の半導体レーザは安定した単一波長発振
を行う上に、反射鏡面が不要であるため半導体光導波路
や半導体光変調器等の半導体光機能素子とのモノリシツ
クな結合が可能であると期待され光集回路における光源
として重要であると考えられている。ところが、従来の
分布帰還型半導体レーザにおいては、これにモノリシツ
クに結合されている半導体の非励起部分での光学的吸収
が数千〔抑‐1〕と極めて大きく、この部分での多大な
光学的損失が他の光機能素子とのモノリシックな結合に
よる複合半導体レーザ装置あるいは光集積回路の実用性
を著しく低減している。さらに、分布帰還型と否とを問
わず、ダブルヘテロ構造等の多層構造を持つ従来の半導
体レーザにおいては、励起電流対出力光強度関係に著し
い非線形がみられるとか、パルス電流励起時の非定常発
振に際して出現する緩和振動の振幅が通常の単純な指数
関係的な減衰を行わない等、特性における異常が頻々と
みうけられる。そしてこれらの特性における異常は、直
接変調時の応答特性の異常等として半導体レーザの実用
に際して障害になっている。その原因としては「 これ
らの半導体レーザにおいて活性層の界面に平行で、光の
進行方向に垂直な方向(以下では水平横方向と呼ぶ)の
光導波がこの方向におけるキャリア密度の空間分布に伴
って形成される光学的利得と、譲亀率の空間分布とによ
って行なわれ、しかもキャリア密度の空間分布が、励起
電流の増減とともに変化するため、水平横方向のモ−ド
構造自身が変化する不安定なものであることが考えられ
る。この発明の第一の目的は「非励起部分での光学的損
失が少し、方法で分布帰還型または分布ブラッグ反射鏡
型半導体レーザと他の光機能素子とをモノリシックに結
合した複合半導体装置を提供することにある。In particular, distributed feedback semiconductor lasers perform stable single-wavelength oscillation and do not require reflective mirror surfaces, making it possible to monolithically couple them with semiconductor optical functional devices such as semiconductor optical waveguides and semiconductor optical modulators. It is expected to be important as a light source in optical concentrator circuits. However, in conventional distributed feedback semiconductor lasers, the optical absorption in the non-excited part of the semiconductor monolithically coupled to the laser is extremely large, several thousand [1], and a large amount of optical absorption in this part is caused. The loss significantly reduces the practicality of composite semiconductor laser devices or optical integrated circuits that are monolithically coupled with other optical functional elements. Furthermore, regardless of distributed feedback type or not, conventional semiconductor lasers with multilayer structures such as double heterostructures exhibit significant nonlinearity in the relationship between excitation current and output light intensity, and unsteady state during pulsed current excitation. Abnormalities in the characteristics are often observed, such as the amplitude of the relaxation oscillation that appears during oscillation does not decay in the usual simple exponential relationship. Abnormalities in these characteristics, such as abnormalities in response characteristics during direct modulation, pose an obstacle to the practical use of semiconductor lasers. The reason for this is that ``In these semiconductor lasers, optical waveguide in a direction parallel to the interface of the active layer and perpendicular to the direction of light propagation (hereinafter referred to as the horizontal lateral direction) is caused by the spatial distribution of carrier density in this direction. This is caused by the optical gain formed and the spatial distribution of yield rate, and the spatial distribution of carrier density changes as the excitation current increases and decreases, causing instability in which the horizontal transverse mode structure itself changes. The first object of the present invention is to ``develop a distributed feedback type or distributed Bragg reflector type semiconductor laser and other optical functional elements by a method with little optical loss in the non-excited part. An object of the present invention is to provide a monolithically combined composite semiconductor device.
この発明の第二の目的はし前述の水平横方向のモード構
造の不安定性を除去し、レーザ特性の安定した複合半導
体装置を提供することにある。この発明による複合半導
体装置は、多層構造を持ち、その活性層あるいはこれに
近接する層の界面に設けられた回折格子による分布帰還
によって光帰還を行う半導体レーザとこれにモノリシッ
クに結合された半導体光変調器、半導体光導波路等の光
機能素子とから構成される。A second object of the present invention is to eliminate the instability of the horizontal mode structure described above and to provide a composite semiconductor device with stable laser characteristics. The composite semiconductor device according to the present invention has a multilayer structure, and includes a semiconductor laser that performs optical feedback by distributed feedback using a diffraction grating provided at the interface of the active layer or a layer adjacent to the active layer, and a semiconductor laser that is monolithically coupled to the semiconductor laser. It is composed of optical functional elements such as a modulator and a semiconductor optical waveguide.
次にこの発明の原理を2つの部分にわけて説明する。Next, the principle of this invention will be explained in two parts.
この発明の原理の第1の部分は分布帰還型又は分布ブラ
ッグ反射鏡型半導体レーザにモノリシックに結合してい
る非励起領域における光学的損失の低下方法に関する。
一般に半導体レーザの発振波長に相当するエネルギーは
導電帯と価電子帯のあいだの禁制帯の中4エネルギーギ
ャップ)より数ないし数十〔meV〕程度大きいと考え
られている。一方、励起されていない半導体における光
学吸収は禁制帯中に相当する波長付近では波長の減少と
ともに急速に大きくなり禁制帯中より数ないし数十〔m
eV〕大きいエネルギーに相当する波長では、吸収係数
の大きさは数千ないし数万〔cの‐1〕に達する。そこ
で半導体レーザの内部あるいはこれに隣接する外部に半
導体レーザの活性領域と同一組成の非励起領域が存在す
る場合には、この非励起領域においてレーザ光は著しく
減衰すると考えられていた。この考えは、半導体の禁制
帯幅が、自由キャリアの密度に依存しないことを前堤し
ている。しかし、自由キャリア密度の増大とともに半導
体の実効的な禁制帯中は縮小されることが理論的に予想
されており〜 これは最近各種の実験によって確認され
ている。ガリウム枇素ではこの禁制帯中の縮小は、例え
ば励起キャリア密度が1び8〔洲‐3〕の時には20〔
meV〕程度に達する。従って〜半導体の励起領域にお
ける利得の波長スペクトルはト励起された自由キャリア
密度の増大とともに非励起領域における光吸収のより少
し、長波長側に全体として移動していく。一方、利得ス
ペクトルにおいて最大利得を与える波長も、励起キャリ
ア密度の増大とともに、次第に長波長側に移動していく
がその移動の大きさは禁制帯中の縮小に比べて小さい。
従って利得スペクトルの最大値を与える波長での非励起
領域における光学的吸収は「通常極めて大きい。しかし
、この波長より数十A程度長波長側の適当な波長に発振
波長を設定すれば、励起領域における利得が充分大きく
、しかも非励起領域におけるこの波長での吸収を1〜2
×1ぴ〔肌‐1〕程度以下にすることができることが実
験によって確認された。この点についてのより詳細な説
明は特願昭51−51606(袴開昭52一1343斑
号公報)を参照されたい。そこで、モノリシックに結合
された非励起導波領域を持つ分布帰還型半導体レーザに
おいて、分布帰還のために設ける回折格子の格子間隔を
適当に選択して励起キャリア密度が1〜2×1び8〔肌
‐3〕程度に達した時の利得スペクトルの最大値を与え
る波長よりも数十△程度長い波長において、この回折格
子が効率良く光帰還を行うように設定すれば、非励起領
域における光吸収があまり大きくない状態でこの分布帰
還型半導体レーザを発振させることができる。上記の波
長の設定は具体的には例えば同一ウェハーの一部あるい
は同じ組成、同じ構造の他のウヱハ−を用いてこれに格
子間隔が少しづっ異る数個の分布帰還型半導体レーザを
製作し、これらの発振のための励起電流しきい値と、そ
れぞれの出力が非励起領域を通過した場合の減衰量を勘
案して行うことができる。このような方法で設定された
格子間隔および発振波長を以下ではそれぞれ最適格子間
隔、最適発振波長と呼ぶ。この発明による最適発振波長
は、活性領域の非励起状態での実効的な禁制帯中に相当
する波長より通常50A程度以上波長である。この発明
の原理の第2の部分は、半導体に不純物を添加した場合
に生ずる実効的な禁制帯幅および譲霞率の変化に関する
。A first part of the principles of the invention relates to a method for reducing optical losses in an unexcited region monolithically coupled to a distributed feedback or distributed Bragg mirror semiconductor laser.
Generally, the energy corresponding to the oscillation wavelength of a semiconductor laser is considered to be several to several tens of meV larger than the energy gap in the forbidden band between the conductive band and the valence band. On the other hand, optical absorption in an unexcited semiconductor rapidly increases as the wavelength decreases near the wavelength corresponding to the forbidden band, and increases by several to several tens of meters compared to the forbidden band.
At wavelengths corresponding to large energies (eV), the magnitude of the absorption coefficient reaches several thousand to tens of thousands [c-1]. Therefore, it has been thought that if an unexcited region with the same composition as the active region of the semiconductor laser exists inside the semiconductor laser or outside adjacent to it, the laser light is significantly attenuated in this unexcited region. This idea proves that the forbidden band width of a semiconductor does not depend on the density of free carriers. However, it is theoretically predicted that the effective forbidden band of a semiconductor will shrink as the free carrier density increases, and this has been recently confirmed by various experiments. In gallium diode, the reduction in this forbidden band is, for example, 20 [when the excited carrier density is 1 and 8 [S-3]].
[meV]. Therefore, as the density of excited free carriers increases, the wavelength spectrum of the gain in the excitation region of the semiconductor shifts to a slightly longer wavelength side than the light absorption in the non-excitation region. On the other hand, the wavelength that provides the maximum gain in the gain spectrum also gradually shifts toward longer wavelengths as the excited carrier density increases, but the magnitude of this shift is smaller than the contraction in the forbidden band.
Therefore, the optical absorption in the non-excitation region at the wavelength that gives the maximum value of the gain spectrum is normally extremely large. The gain at this wavelength is sufficiently large, and the absorption at this wavelength in the non-excited region is 1 to 2
It has been confirmed through experiments that it can be reduced to about ×1 pi [skin-1] or less. For a more detailed explanation on this point, please refer to Japanese Patent Application No. 51-51606 (Hakama Kai Sho 52-1343 Patent Publication). Therefore, in a distributed feedback semiconductor laser having a monolithically coupled unexcited waveguide region, the lattice spacing of the diffraction grating provided for distributed feedback is appropriately selected to achieve an excited carrier density of 1 to 2 x 1 to 8 [ If this diffraction grating is set to perform optical feedback efficiently at a wavelength several tens of triangles longer than the wavelength that gives the maximum value of the gain spectrum when the gain spectrum reaches about 3. This distributed feedback semiconductor laser can be made to oscillate in a state where is not very large. Specifically, the above wavelength setting is achieved by, for example, using part of the same wafer or other wafers with the same composition and structure to fabricate several distributed feedback semiconductor lasers with slightly different lattice spacings. This can be done by taking into consideration the excitation current threshold for these oscillations and the amount of attenuation when each output passes through the non-excitation region. The grating spacing and oscillation wavelength set by such a method are hereinafter referred to as the optimum lattice spacing and the optimum oscillation wavelength, respectively. The optimum oscillation wavelength according to the present invention is usually about 50 A or more than the wavelength corresponding to the effective forbidden band in the non-excited state of the active region. The second part of the principles of this invention relates to the changes in effective bandgap and compromise that occur when doping a semiconductor with impurities.
半導体にP形あるいはn形の不純物を拡散あるいはイオ
ン打込み等の方法で部分的に添加することによって、そ
の部分の自由キャリアの密度を増大させることができる
ことは良く知られているが、これによって、その部分で
の実効的な禁制帯幅は緒4・される。また、不純物を添
加された部分の誘電率は一般に変化するが、その変化の
大きさと方向は、不純物の種類・密度および着目してい
る波長に依存し一定していない。しかし、適当な不純物
と濃度を選べば、その部分を励起してレーザ発振を行わ
せる場合に「その発振波長における譲電率を、相対値に
して10‐妥皇度大きくすることができる。例えば、中
性カリウム硯素または、自由キャリア密度がたかだか1
ぴ8〔肌‐3〕程度になる量だけn形不純物を含むカリ
ゥム枇素にその濃度が1び9〔伽‐3〕に達する程度の
亜鉛拡散を行えば、亜鉛拡散を行った部分を活性領域と
してレーザ発振を行なわせた場合に、その発振波長付近
における誘電率は、亜鉛拡散を行なわなかった部分での
それに比べて、相対値にして1〜2×10‐均華度増大
することが実験によって確認されている。そこで、この
よつな方法で多層構造の半導体レーザの活性領域に幅1
0〜20#m程度の誘電率の高い帯状の部分を形成し、
この部分を活性領域としてし−ザ発振を行なわせれば、
この譲電率の高い部分によって安定したレーザ光の導波
が行なわれるため、前述の水平横方向のモード構造の不
安定性に伴う諸種の特性の異常を除去することができる
。しかも上述の不純物の導入によって起る自由キャリア
密度の増大によって、実効的な禁制帯中は縮小される。
従って、モノリシックに結合された非励起領域を持つ分
布帰還型半導体レーザにおいて、励起領域に、亜鉛拡散
を行う等の方法で不純物を導入してこの部分の実効的な
禁制帯中をあらかじめ縮小しておけば、拡散を行わない
場合に比べて励起領域における利得を大きくし、しかも
非励起領域における光学的損失を少〈することができる
。次にこの発明の実施例を図面に参照しながら説明する
。It is well known that by partially adding P-type or N-type impurities to a semiconductor by a method such as diffusion or ion implantation, the density of free carriers in that region can be increased. The effective forbidden band width at that part is 4. Further, although the dielectric constant of a portion doped with impurities generally changes, the magnitude and direction of the change are not constant depending on the type and density of the impurity and the wavelength of interest. However, by selecting an appropriate impurity and concentration, when exciting that part to cause laser oscillation, the power yield at that oscillation wavelength can be increased by 10 degrees in relative terms. For example, , neutral potassium borosilicate or free carrier density at most 1
If zinc is diffused into potassium containing n-type impurities in an amount that reaches a concentration of 1 and 9 [ka-3], the area where the zinc has been diffused will be activated. When laser oscillation is performed as a region, the dielectric constant near the oscillation wavelength increases by 1 to 2 × 10-uniformity in relative value compared to that in a region where zinc diffusion is not performed. Confirmed by experiment. Therefore, using this method, a width of 1
Forming a band-shaped part with a high dielectric constant of about 0 to 20 #m,
If this part is used as an active region and the oscillation is performed,
Since the laser light is guided stably by this portion having a high power yield ratio, various abnormalities in characteristics caused by the instability of the horizontal mode structure described above can be eliminated. Moreover, due to the increase in free carrier density caused by the introduction of the impurities mentioned above, the effective forbidden band is reduced.
Therefore, in a distributed feedback semiconductor laser having a monolithically coupled non-excited region, impurities are introduced into the excited region by a method such as zinc diffusion to reduce the effective forbidden band in this region in advance. By doing so, it is possible to increase the gain in the excitation region and reduce the optical loss in the non-excitation region, compared to the case without diffusion. Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
第1図はこの発明の第1の実施例の概念図である。n−
GaAs基板2の上にn−A〆ぬal−yAs層3「活
性層である。n−A夕×Gal−xAs層4、P−A〆
zGal‐zAs層5、P‐Aぐむal−yAs層6及
びP−GaAs層7を順次ェピタキシャル成長させて製
作される。ここでy>z>xが必要条件でx=0〜01
、y=0.3〜0.4 z=0.2〜0.3通常用いら
れる。P−Ga船層7の上にはP電極10及び1 1が
、またn‐Ga磯基板2の下にはn−電極1が設置され
ている。P一AそzGal−zAs層5を成長させた後
、その表面の一部にフオトェツチング等の手法を用いて
回折格子14が設けられている。この回折格子14によ
る光帰還があるため表面電極10と裏面電極1にはさま
れた部分は、電極10の電位が電極1のそれに比べて高
くなる方向にこれらの電極間を流れる電流に′よって励
起され発振する分布帰還型半導体レーザ20を構成する
。電極11と電極竃にはさまれた部分は電極11の電位
が電極1のそれより低い方向で、これらの電極間に印加
される可変電圧によって駆動される光変調器21を構成
する。回折格子14の格子間隔aを最適格子間隔に設定
することによって分布帰還型半導体レーザ20の出力が
「活性層4の中を伝播して光変調器21に導かれる際に
、これらの中間の非励起領域における光損失を小さくす
ることができる。これによって同時に光変調器21に電
圧の印加がない場合のこの光変調器中での光損失すなわ
ち結合損失を小さくすることができる。これは、光変調
器の挿入損失を小さくすることを意味し実用上望ましい
。しかも本発明の原理に従って設定される最適発振波長
に相当するエネルギーは、活性層4の非励起領域におけ
る実効的な禁制帯中と比べて高々20〜30〔meV〕
程度小さいにすぎないので、この波長における光変調器
21内での吸収係数は、電極1及び11間の電圧変動に
追従して極めて敏感に変化するため、この光変調器21
の変調効率は高い。第2図はこの発明の第2の実施例の
概念図である。本図において多層構造2〜7は第1図の
第1の実施例と同機にして製作される。8は電気的な不
導体であるSi02膜である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a first embodiment of the present invention. n-
On top of the GaAs substrate 2 are an n-Al-yAs layer 3, which is an active layer. It is manufactured by sequentially epitaxially growing layer 6 and P-GaAs layer 7. Here, y>z>x is the necessary condition and x=0 to 01.
, y=0.3-0.4 z=0.2-0.3 are usually used. P electrodes 10 and 11 are provided on the P-Ga layer 7, and an n-electrode 1 is provided below the n-Ga rock substrate 2. After growing the P-A-Gal-As layer 5, a diffraction grating 14 is provided on a part of its surface using a technique such as photoetching. Because of the optical feedback caused by this diffraction grating 14, the part sandwiched between the front electrode 10 and the back electrode 1 is affected by the current flowing between these electrodes in the direction that the potential of the electrode 10 becomes higher than that of the electrode 1. A distributed feedback semiconductor laser 20 that is excited and oscillates is configured. The portion sandwiched between the electrode 11 and the electrode box constitutes an optical modulator 21 that is driven by a variable voltage applied between these electrodes in a direction in which the potential of the electrode 11 is lower than that of the electrode 1. By setting the grating spacing a of the diffraction grating 14 to the optimum grating spacing, when the output of the distributed feedback semiconductor laser 20 "propagates through the active layer 4 and is guided to the optical modulator 21," It is possible to reduce the optical loss in the excitation region.This also makes it possible to reduce the optical loss in the optical modulator 21 when no voltage is applied to the optical modulator 21, that is, the coupling loss. This means reducing the insertion loss of the modulator, which is practically desirable.Moreover, the energy corresponding to the optimum oscillation wavelength set according to the principles of the present invention is lower than that in the effective forbidden band in the non-excited region of the active layer 4. at most 20-30 [meV]
Since the absorption coefficient within the optical modulator 21 at this wavelength changes extremely sensitively following the voltage fluctuation between the electrodes 1 and 11, the optical modulator 21
The modulation efficiency of is high. FIG. 2 is a conceptual diagram of a second embodiment of the invention. In this figure, the multilayer structures 2 to 7 are manufactured on the same machine as the first embodiment of FIG. 8 is a Si02 film which is an electrical non-conductor.
このSi02膜に点線で示したストライプ13の位置と
大きさの窓を設けその上から亜鉛を拡散することによっ
て活性層4に達する亜鉛拡散部12が形成される。A〆
zGal−zAs層5の表面に設けられた回折格子14
による光帰還があるため電極10と1にはさまれた部分
は励起電流がSi02膜の窓の部分を流れるストライプ
型の分布帰還型半導体レーザ20′を構成する。活性層
4において亜鉛拡散がなされているストライプ状の部分
は、その外側に比して実効的な禁制帯中は狭く、この禁
制帯中に相当する波長付近での謙電率は高い。従って最
適発振波長は、第1図の実施例におけるそれよりさらに
長波長側に設定され「従って〜半導体レーザ20′と光
変調器21′の結合損失及び後者の挿入損失を第1図の
実施例におけるそれよりさらに小さくでき、さらに高譲
露率部分による安定した光導波のために、レーザ特性に
異常がない安定した発振が得られる。第3図は、この発
明の第3の実施例の概念図である。A window having the position and size of the stripe 13 shown by the dotted line is provided in this Si02 film, and zinc is diffused from above to form a zinc diffusion portion 12 that reaches the active layer 4. Diffraction grating 14 provided on the surface of A〆zGal-zAs layer 5
Because of the optical feedback, the portion sandwiched between electrodes 10 and 1 constitutes a striped distributed feedback semiconductor laser 20' in which the excitation current flows through the window portion of the Si02 film. The striped portion in which zinc is diffused in the active layer 4 has a narrow effective forbidden band compared to the outside thereof, and has a high conductivity near the wavelength corresponding to this forbidden band. Therefore, the optimum oscillation wavelength is set to a longer wavelength side than that in the embodiment of FIG. Furthermore, stable oscillation with no abnormality in laser characteristics can be obtained due to the stable optical waveguide provided by the high yield ratio section. Fig. 3 is a conceptual diagram of the third embodiment of the present invention. be.
この実施例においても多層構造2〜7は第1図の実施例
の場合と同機に製作されるが〜 この実施例では、回折
格子15及び16が活性層4の表面に製作されているた
め「その上にAそzGal−zAs層5がなくAそyG
al−y磯層6が直接成長されている。Si02膜8に
は表面電極10の裏側で点線で示されたストライプ13
の位置にこの大きさの窓があり、この部分にSi02膜
8の上から活層4に達する亜鉛拡散が行なわれている。
電極10と1にはさまれた部分はこれらの電極の間をA
そyGal−yAs層6及びGaAs層7では亜鉛拡散
によって形成されたストライプ部分に集中して流れる電
流によって励起され、回折格子16及び16による光帰
還によって発振可能になる半導体レーザ22を構成する
。この実施例においては、回折格子15,16は活性層
4‘こおける電極10及び1にはさまれ電流によって励
起される部分には設置されず、その両端の励起領域の外
部に設置されているため「半導体レーザ22は分布ブラ
ツグ反射鏡レーザ(dismbuted B的g re
Hectorlaser)である。この実施例において
も、回折格子15及び16における格子間隔はも第1図
、第2図の実施例における場合と同様に最適格子間隔に
設定される。この場合に亜鉛拡散の効果は第2図の実施
例について説明した効果に加えて、非励起領域における
回折格子15及び16が設置された部分での光損失がよ
り少い長波長の最適発振波長をもたらすことになり、こ
れらの回折格子の光帰還の効率を向上させ、半導体レー
ザ22の発振効率を向上させることにある。以上の第1
〜3の実施例では分布帰還型又は分布ブラツグ反射鏡型
半導体レーザ20、20′又は・22は光変調器21‘
こモノリシックに結合されているが、後者は単なる光導
波路であってもよいしまた他種の光機能素子であっても
良い。In this embodiment as well, the multilayer structures 2 to 7 are manufactured on the same machine as in the embodiment shown in FIG. There is no AsoGal-zAs layer 5 on it, and AsyG
The al-y rock layer 6 is grown directly. The Si02 film 8 has stripes 13 indicated by dotted lines on the back side of the surface electrode 10.
There is a window of this size at the position , and zinc is diffused from above the Si02 film 8 to the active layer 4 in this portion.
The part sandwiched between electrodes 10 and 1 is
The yGal-yAs layer 6 and the GaAs layer 7 constitute a semiconductor laser 22 which is excited by a current flowing concentratedly in the stripe portion formed by zinc diffusion and becomes capable of oscillation by optical feedback by the diffraction gratings 16 and 16. In this embodiment, the diffraction gratings 15 and 16 are not installed in the part of the active layer 4' which is sandwiched between the electrodes 10 and 1 and excited by the current, but are installed outside the excitation region at both ends thereof. Therefore, the semiconductor laser 22 is a distributed Bragg reflector laser.
Hectorlaser). In this embodiment as well, the grating spacing between the diffraction gratings 15 and 16 is set to the optimum grating spacing as in the embodiments of FIGS. 1 and 2. In this case, the effect of zinc diffusion is, in addition to the effect explained for the embodiment of FIG. The objective is to improve the efficiency of optical feedback of these diffraction gratings and to improve the oscillation efficiency of the semiconductor laser 22. The first of the above
In the embodiments 3 to 3, the distributed feedback type or distributed bragged reflector type semiconductor laser 20, 20' or 22 is the optical modulator 21'.
Although these are monolithically coupled, the latter may be a simple optical waveguide or may be another type of optical functional element.
即ちトこの発明は分布帰還型又は分布ブラッグ反射鏡型
半導体レーザ20、20′又は22の活性層4において
、これらの半導体レーザの内部又は外部に非励起領域が
存在し、しかもこれら半導体レーザの出力の全部又は一
部がこれらの非励起領域を通過することが「必要となる
ような分布帰還型又は分布プラッグ反射鏡型半導体レー
ザ20「 20′又は22を含む複合半導体装置あるい
は光集積回路においてその有用性を発揮する。以上詳細
に説明したように、この発明によれば自由キャリアもし
くは励起キャリアにより半導体の禁制帯幅が縮小すると
いう現象をたくみに利用して「実質的に損失の少ない実
用的な分布帰還型または分布ブラッグ反射鏡半導体レー
ザを含む複合半導体装置を得ることができる。That is, the present invention provides that in the active layer 4 of the distributed feedback type or distributed Bragg reflector type semiconductor laser 20, 20' or 22, a non-excited region exists inside or outside of these semiconductor lasers, and the output of these semiconductor lasers is In a composite semiconductor device or an optical integrated circuit including a distributed feedback type or distributed plug reflector type semiconductor laser 20' or 22 in which all or a portion of the laser beam must pass through these non-excited regions, As explained in detail above, according to the present invention, the phenomenon in which the forbidden band width of a semiconductor is reduced by free carriers or excited carriers is skillfully utilized to create a ``practical material with substantially less loss.'' A composite semiconductor device including a distributed feedback type or distributed Bragg reflector semiconductor laser can be obtained.
図面の簡単な説明第翼〜第3図はそれぞれこの発明の第
1〜3の実施例の概念図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Wings 1 to 3 are conceptual diagrams of the first to third embodiments of the present invention, respectively.
図において「 1,10,1川ま電極ト4はAど幻Ga
l−xAs活性層、12は亜鉛拡散部、13は亜鉛を拡
散したストライプ部分、14は分布帰還用の回折格子「
15,16は活性層4の表面に設けた回折格子、20
、20′は多層構造を持つ分布帰還型半導体レーザ、2
1は光変調器、22は多層構造を持つ分布ブラッグ反射
鏡型半導体レーザである。In the figure, "1, 10, 1 river and electrode 4 are A do phantom Ga
l-xAs active layer, 12 is a zinc diffusion part, 13 is a stripe part in which zinc is diffused, and 14 is a diffraction grating for distributed feedback.
15 and 16 are diffraction gratings provided on the surface of the active layer 4; 20
, 20' is a distributed feedback semiconductor laser having a multilayer structure, 2
1 is an optical modulator, and 22 is a distributed Bragg reflector type semiconductor laser having a multilayer structure.
オー図 才2図 才3図O diagram 2nd figure 3rd figure
Claims (1)
ザと、この半導体レーザにモノリシツクに結合された光
機能素子とから成り、前記分布帰還型または分布ブラツ
グ反射鏡型半導体レーザの光帰還を行なう回折格子の格
子間隔がレーザの活性領域の非励起時における禁止帯幅
に相当する波長より50Å以上長波長において有効な光
帰還を行なうように設定されていることを特徴とする複
合半導体装置。 2 分布帰還型または分布ブラツグ反射鏡型半導体レー
ザと、この半導体レーザにモノリシツクに結合された光
機能素子とから成り、前記分布帰還型または分布ブラツ
グ反射鏡型半導体レーザの活性領域の一部のストライプ
状部分に不純物を添加することにより、その部分の誘電
率を増大させ、しかもその部分の実効的な禁制帯幅を縮
少させたことを特徴とする複合半導体装置。 3 分布帰還型または分布ブラツグ反射鏡型半導体レー
ザの活性領域の一部のストライプ状部分への不純物添加
を亜鉛拡散によつて行なつたことを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の複合半導体装置。 4 分布帰還型または分布ブラツグ反射鏡型半導体レー
ザの光帰還を行なうための回折格子の格子間隔がレーザ
の活性領域の非励起時の禁制帯幅に相当する波長より5
0Å以上長波長において有効な光帰還を行なうように設
定されていることを特徴とする特許請求の範囲第2項ま
たは第3項記載の複合半導体装置。[Scope of Claims] 1. Consisting of a distributed feedback type or distributed bragg reflector type semiconductor laser and an optical functional element monolithically coupled to this semiconductor laser, the light of the distributed feedback type or distributed bragge reflector type semiconductor laser A composite semiconductor characterized in that the lattice spacing of the diffraction grating that performs feedback is set so as to perform effective optical feedback at a wavelength that is 50 Å or more longer than the wavelength corresponding to the forbidden band width when the active region of the laser is not excited. Device. 2. Consisting of a distributed feedback type or distributed bragg reflector type semiconductor laser and an optical functional element monolithically coupled to this semiconductor laser, a stripe in a part of the active region of the distributed feedback type or distributed bragg reflector type semiconductor laser 1. A composite semiconductor device characterized in that by adding an impurity to a shaped portion, the dielectric constant of the portion is increased and the effective forbidden band width of the portion is reduced. 3. The composite according to claim 2, wherein impurities are added to a striped portion of a part of the active region of a distributed feedback type or distributed Bragg reflector type semiconductor laser by zinc diffusion. Semiconductor equipment. 4. The lattice spacing of the diffraction grating for optical feedback of a distributed feedback type or distributed bragged reflector type semiconductor laser is 55% smaller than the wavelength corresponding to the forbidden band width when the active region of the laser is not excited.
4. The composite semiconductor device according to claim 2, wherein the composite semiconductor device is configured to perform effective optical feedback at wavelengths longer than 0 Å.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51118167A JPS606119B2 (en) | 1976-09-30 | 1976-09-30 | Composite semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51118167A JPS606119B2 (en) | 1976-09-30 | 1976-09-30 | Composite semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5342692A JPS5342692A (en) | 1978-04-18 |
| JPS606119B2 true JPS606119B2 (en) | 1985-02-15 |
Family
ID=14729761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51118167A Expired JPS606119B2 (en) | 1976-09-30 | 1976-09-30 | Composite semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS606119B2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5677212U (en) * | 1979-11-22 | 1981-06-23 | ||
| JPS5844785A (en) * | 1981-08-27 | 1983-03-15 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Semiconductor laser |
| JPS5895370U (en) * | 1981-12-22 | 1983-06-28 | 井関農機株式会社 | Operating device in mobile vehicle |
| JPS60133782A (en) * | 1983-12-21 | 1985-07-16 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| JPS60145692A (en) * | 1984-01-10 | 1985-08-01 | Nec Corp | Single axial mode semiconductor laser |
| JPS60189981A (en) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Nec Corp | Single-axial mode semiconductor laser |
| JPH0722215B2 (en) * | 1985-08-05 | 1995-03-08 | 日本電気株式会社 | Integrated semiconductor laser |
| JP2687464B2 (en) * | 1988-08-02 | 1997-12-08 | 日本電気株式会社 | Semiconductor optical integrated device |
-
1976
- 1976-09-30 JP JP51118167A patent/JPS606119B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5342692A (en) | 1978-04-18 |
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